第3章-場(chǎng)效應(yīng)管-免費(fèi)閱讀
【正文】 伏安特性即 vGS = 0 時(shí)的輸出特性。只是由于兩種管子在飽和區(qū)數(shù)學(xué)模型不同，因此，跨導(dǎo)計(jì)算公式不同。 ? NJFET輸出特性 ? 非飽和區(qū) (可變電阻區(qū) ) 特點(diǎn)： ID同時(shí)受 VGS與 VDS的控制。 ? 小信號(hào)等效電路法 場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)等效電路分析法與三極管相似。 ? 計(jì)及襯底效應(yīng)的 MOS管簡(jiǎn)化電路模型 考慮到襯底電壓 vus對(duì)漏極電流 id的控制作用，小信號(hào)等效電路中需增加一個(gè)壓控電流源 gmuvus。 耗盡型 MOS管： VGS 取值任意。 符號(hào) 當(dāng) VGS＞ 0時(shí)，將使 ID進(jìn)一步增加。 ? 襯底效應(yīng) 集成電路中，許多 MOS管做在同一襯底上，為保證 U與 S、D之間 PN結(jié)反偏，襯底應(yīng)接電路最低電位（ N溝道）或最高電位（ P溝道）。 數(shù)學(xué)模型： 若考慮溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，則 ID的修正方程： 工作在 飽和區(qū)時(shí) ， MOS管的正向受控作用 ， 服從平方律關(guān)系式： 2G S ( t h )GSOXnD )(2 VVlWCI ?? ????????? ???ADS2G S ( t h)GSOXnD 1)(2 VVVVlWCI ?? ?DS2G S ( t h )GSOXn 1)(2 VVVl WC ?? ???其中： ? 稱溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)，其值與 l 有關(guān)。 條件： VGS VGS(th) V DS VGS–VGS(th) 因此，非飽和區(qū)又稱為 可變電阻區(qū)。 飽和區(qū) 預(yù)夾斷點(diǎn) 可變電阻區(qū) ? MOS管僅依靠一種載流子（多子）導(dǎo)電，故稱 單極型器件。 由圖 VGD = VGS VDS 因此 VDS?→ ID線性 ?。 它是靠半導(dǎo)體體內(nèi)電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的半導(dǎo)體器件。 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)： 1. 場(chǎng)效應(yīng)管是一種單極性半導(dǎo)體器件（只有一種載流子多子 參與導(dǎo)電）。 3. 理解掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大電路的分析方法。 概 述 場(chǎng)效應(yīng)管與三極管主要區(qū)別： ? 場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻遠(yuǎn)大于三極管輸入電阻。 ? N溝道 EMOSFET溝道形成原理 ? 假設(shè) VDS =0，討論 VGS作用 P P + N + N + S G D U VDS =0 + VGS 形成空間電荷區(qū) 并與 PN結(jié)相通 VGS? 襯底表面層中 負(fù)離子 ?、電子 ? VGS ? 開(kāi)啟電壓 VGS(th) 形成 N型導(dǎo)電溝道 表面層 np VGS越大，反型層中 n 越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。（飽和） ? 若考慮溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng) 則 VDS ? → 溝道長(zhǎng)度 l ? → 溝道電阻 Ron略 ?。 ? NEMOS管輸出特性曲線 ? 非飽和區(qū) 特點(diǎn)： ID同時(shí)受 VGS與 VDS的控制。 ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(th) VGS =5V 4V 溝道預(yù)夾斷后對(duì)應(yīng)的工作區(qū)。 由于 MOS管 COX很小，因此當(dāng)帶電物體（或人）靠近金屬柵極時(shí)，感生電荷在 SiO2絕緣層中將產(chǎn)生很大的電壓 VGS(=Q /COX)， 使絕緣層擊穿，造成MOS管永久性損壞 。 ID G S D 電路符號(hào) 耗盡型 MOS場(chǎng)效應(yīng)管 S G U D ID S G U D ID P P + N + S G D U N + N溝道DMOS N N + P + S G D U P + P溝道DMOS ? DMOS管結(jié)構(gòu) VGS=0時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在 溝道線是實(shí)線 N溝道耗盡型 MOSFET的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示，它是 在柵極下方的 SiO2 絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。 外部工作條件： DMOS管在飽和區(qū)與非飽和區(qū)的 ID表達(dá)式與 EMOS管相同 。 而三極管發(fā)射結(jié)正偏， 故輸入電阻 rb?e較小。 ? 估算法 ? MOS管 截止模式判斷方法 假定 MOS管工作在放大模式： 飽和（放大）模式 非飽和模式 （需重新計(jì)算 Q點(diǎn)） N溝道管 ： VGS VGS(th) P溝道管 ： VGS VGS(th) 截止條件 ? 非飽和與飽和 （ 放大 ） 模式判斷方法 a)由直流通路寫出管外電路 VGS與 ID之間關(guān)系式 。 因此預(yù)夾斷后： VDS ? → ID 基本維持不變。 ID =0 時(shí)對(duì)應(yīng)的 VGS值 ? 夾斷電壓 VGS（ off） 。 耗盡型： VGS 取值任意。 。 JFET管 ： VGS與 VDS極性相反。 ? 截止區(qū) 特點(diǎn)： 溝道全夾斷的工作區(qū) 條件： VGS VGS(off) IG≈0， ID=0 ? 擊穿區(qū) VDS 增大到一定值時(shí) ? 近漏極 PN結(jié)雪崩擊穿 ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(off) VGS =0V 2V 1. 5V 1V 0. 5V ? 造成 ID劇增。 第 8次作業(yè)： P130 37 39 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 ? JFET結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號(hào) S G D S G D P + P + N G S D N溝道 JFET P溝道 JFET N + N + P G S D ? N溝道 JFET管 外部工作條件 VDS 0 (保證柵漏 PN結(jié)反偏 )
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